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1、第三章 检测技术 基础,第三章 检测技术基础,第一节 检测的基本概念 一、检测的基本概念 零件几何量需要通过测量或检验，才能判断其合格与否，只有合格的零件才具有互换性。 (1)测量 (2)检验 (3)检测,第三章 检测技术基础,二、长度单位、基准和尺寸传递 (一)长度单位和基准 在我国法定计量单位中，长度单位是米(m)。 (二)量值的传递系统 在生产实践中，不便于直接利用光波波长进行长度尺寸的测量，通常要经过中间基准将长度基准逐级传递到生产中使用的各种计量器具上，这就是量值的传递系统。,第三章 检测技术基础,图3-1 长度量值的传递系统,第三章 检测技术基础,三、量块的基本知识 量块又称块规。
2、 (一)量块的材料、形状和尺寸,图3-2 量块,第三章 检测技术基础,(二)量块的精度等级 按GB/T 60932001的规定，量块按制造精度(即量块长度的极限偏差和长度变动量允许值)分为5级：k级（校准级）和0，1，2，3级（准确度级）。 (三)量块的特性和应用 量块的基本特性除上述的稳定性、耐磨性和准确性之外，还有一个重要特性研合性。 (四)成套量块的组合尺寸 量块是成套供应的，按一定尺寸组成一盒。,第三章 检测技术基础,表3-1 成套量块的组合尺寸,第三章 检测技术基础,表3-1 成套量块的组合尺寸,第三章 检测技术基础,第二节 计量器具和测量方法的分类 一、计量器具的分类 计量器具(或
3、称为测量器具)是指测量仪器和测量工具的总称。 (一)量具 量具通常是指结构比较简单的测量工具，包括单值量具、多值量具和标准量具等。,第三章 检测技术基础,(二)量规 量规是一种没有刻度的，用以检验零件尺寸或形状、相互位置的专用检验工具。 (三)量仪 量仪即计量仪器，是指能将被测的量值转换成可直接观察的指示值或等效信息的计量器具。,第三章 检测技术基础,(四)计量装置 计量装置是一种专用检验工具，可以迅速地检验更多或更复杂的参数，从而有助于实现自动测量和自动控制，如自动分选机、检验夹具、主动测量装置等。,第三章 检测技术基础,二、计量器具的基本技术指标 (1)标尺间距 (2)分度值 (3)测量范
4、围 (4)示值范围 (5)灵敏度 (6)示值误差 (7)测量的重复性误差 (8)不确定度,第三章 检测技术基础,图3-3 测量器具参数示意图,第三章 检测技术基础,三、测量方法的分类 测量方法可以从不同的角度进行分类。 1.按是否直接量出所需的量值，分为直接测量和间接测量 (1)直接测量 直接测量又可分为绝对测量和相对测量。 (2)间接测量,第三章 检测技术基础,2.按零件被测参数的多少，可分为综合测量和单项测量 (1)单项测量 (2)综合测量 3.按被测零件的表面与测量头是否有机械接触，分为接触测量和非接触测量 (1)接触测量 (2)非接触测量 4.按测量技术在机械制造工艺过程中所起的作用，
5、可分为主动测量和被动测量 (1)主动测量 (2)被动测量,第三章 检测技术基础,第三节 常用长度量具的基本结构与原理 机械加工生产中最常用的量具有卡尺、千分尺、百分表和千分表。 一、游标类卡尺 (一)游标卡尺 卡尺是利用游标读数的量具，其原理是将尺身（主尺）刻度（n-1）格间距，作为游标副尺刻度n格的间距宽度，两者刻度间距相差的数值，即为分度值。,第三章 检测技术基础,图3-4 游标卡尺 a)示意图 b)游标读数原理 1尺身 2刀口外测量爪 3尺框 4锁紧螺钉 5微动装置 6微动螺母 7游标读数值 8内测量爪,第三章 检测技术基础,图3-5 其他卡尺 a)带表卡尺 1刀口形内测量爪 2尺框 3
6、指示表 4紧固螺钉 5尺身 6深度尺 7微动装置 8外测量爪 b)电子数显卡尺 1内测量面 2固紧螺钉 3液晶显示器 4数据输出端口 5深度尺 6容尺 7、11去尘板 8置零按钮 9米/英制换算按钮 10外测量面 12台阶测量面,第三章 检测技术基础,(二)高度游标尺 配有双向电子测头，确保了测量的高效性稳定性，分辨率为0001mm；配有硬质合金划线器；具有测量及划线功能，带有数据保持与输出功能，如图312所示。,第三章 检测技术基础,图3-12 高度游标尺 a)电子测头 b)划线器,第三章 检测技术基础,图3-13 深度游标尺 a)示意尺 b)测量示例,(三)深度游标尺,第三章 检测技术基础
7、,二、千分尺 千分尺是应用螺旋副读数原理进行测量的量具，如图314所示。,图3-14 外径千分尺 a)示意图 b)外径千分尺读数示例 1尺架 2测砧 3测微螺杆 4螺纹轴套 5固定套筒 6微分筒 7调节螺母 8接头 9垫片 10测力装置 11锁紧机构 12绝热板 13锁紧轴,第三章 检测技术基础,(一)外径类千分尺 (1)外径千分尺 (2)大外径千分尺 (3)对外尺寸精确测量的千分尺,第三章 检测技术基础,图3-15 带表测砧式千分尺 a)示意图 b)校对量杆 1尺架 2百分表 3测砧紧固螺钉 4测砧 5测微螺杆 6制动器 7套管 8微分筒 9测力装置,带表测砧式千分尺,第三章 检测技术基础,
8、图3-16 杠杆千分尺 1制动把 2调整螺母 3尺架 4可调测杆 5活动测头 6指示机构 7按钮 8公差指示器 9调零装置 10定位柱 11护板,杠杆千分尺,第三章 检测技术基础,(4)可测管壁厚、板厚的千分尺及特殊用途的千分尺。 1)壁厚千分尺是利用与管壁内表面接触的测砧成点接触而实现的，如图3-17所示。,图3-17 壁厚千分尺 1测砧 2测微螺杆 3测量面,第三章 检测技术基础,图3-18 板厚千分尺 1尺架 2测砧 3测微螺杆 4锁紧装置 5固定套管 6微分筒 7测力装置,2)板厚千分尺的测量范围为025mm。,第三章 检测技术基础,图3-19 尖头千分尺 1测砧 2测微螺杆 3测量面
9、,3)尖头千分尺。,第三章 检测技术基础,图3-20 奇数沟千分尺 1测量面 2尺架,4)奇数沟千分尺,第三章 检测技术基础,(二)内径类千分尺 其特点是：使用螺旋副原理；具有圆弧测头（爪）；测量前用校对环规校对尺寸。 (1)内径千分尺,图3-21 内径千分尺 1测量头 2接长杆 3心杆 4锁紧装置 5固定套管 6微分筒 7测微头,第三章 检测技术基础,图3-22 内测千分尺(2550mm) 1固定测量爪 2测微螺杆 3活动测量爪 4固定套管 5导向套 6锁紧装置,(2)内测千分尺,第三章 检测技术基础,(3)三爪内径千分尺,图3-23 三爪内径千分尺 a)示意图 b)A部详图 1测量爪 2测
10、量头 3套筒 4固定套筒 5微分筒 6测力装置,第三章 检测技术基础,图3-24 数显型深度千分尺 1基座 2锁紧装置 3微分筒 4测力装置 5可换测杆,(三)深度千分尺 它由测量杆、基座、测力装置等组成，用于测量工件的孔、槽深度和台阶高度，如图324、图325所示。,第三章 检测技术基础,图3-25 深度千分尺 1基座 2锁紧装置 3微分筒 4测力装置 5可换测杆,第三章 检测技术基础,三、百分表和千分表 按分度值不同，精度为001mm的称百分表；精度为0001mm（或0002mm）的称为千分表，如图326所示。,图3-26 百分表 1小齿轮 2、7大齿轮 3中间齿轮 4弹簧 5带齿条的测量
11、杆 6指针 8游丝 9套筒,第三章 检测技术基础,四、内径百分表 内径百分表是用相对法测量孔径、深孔、沟槽等内表面尺寸的量具。 (1)内径百分表,图3-27 内径百分表(定位护桥式) 1测量头 2可换测头 3主体 4表架 5传动杆 6弹簧 7量表 8杠杆 9定位装置 10螺母,第三章 检测技术基础,图3-28 涨簧式内径百分表 1制动器 2指示表 3锁紧螺母 4卡簧 5手柄 6接杆 7顶杆 8涨簧测头,(2)涨簧式内径百分表 测量范围：34mm；410mm;1020mm。,第三章 检测技术基础,图3-29 钢球式内径百分表 1制动器 2指示表 3锁紧装置 4手柄 5钢球测头 6定位钢球 7测量
12、钢球,(3)钢球式内径百分表,第三章 检测技术基础,五、杠杆百分表,图3-30 杠杆百分表 1齿轮 2扭簧 3表针 4扇形齿轮 5杠杆测头 6表夹头,第三章 检测技术基础,六、比较仪 (1)杠杆齿轮式比较仪 分度值为05、1、2、5m,图3-31 杠杆齿轮式比较仪 1指针 2分度盘 3调零装置 4装夹套筒 5测杆 6测帽,第三章 检测技术基础,图3-32 机械扭簧式比较仪 1测帽 2套筒 3微动螺钉 4表壳 5刻度盘 6指针,(2)扭簧式比较仪 传动原理是利用扭簧元件作为尺寸的转换和放大机构。,第三章 检测技术基础,第四节 新技术在长度测量中的应用 一、光栅技术 (一)计量光栅 (二)光栅的莫
13、尔条纹的产生 如图333a所示，将两块具有相同栅距(W)的光栅的刻线面平行地叠合在一起，中间保持00101mm间隙，并使两光栅刻线之间保持一很小夹角()。,图3-33 莫尔条纹,第三章 检测技术基础,(三)莫尔条纹的特性 (1)对光栅栅距的放大作用 (2)对光栅刻线误差的平均效应 (3)莫尔条纹运动与光栅副运动的对应性 利用莫尔条纹这些特性，制成线位移传感器或角位移测量光栅盘的仪器，如三坐标测量机和数字式光学分度头等测量系统。,第三章 检测技术基础,二、激光技术 激光是一种新型的光源，它具有其他光源所无法比拟的优点，即很好的单色性、方向性、相干性和能量高度集中性。,图3-34 激光干涉测长仪原
14、理,第三章 检测技术基础,三、三坐标测量机 (一)三坐标测量机的应用 1)三坐标测量机与“加工中心”相配合，具有“测量中心”之功能。 2)三坐标测量机及其配置的实物编程软件系统以实物与模型的测量，得到的加工面几何形状的各种参数而生成加工程序，完成实物编程； 3)多台测量机联机使用，组成柔性测量中心，可实现生产过程的自动检测，提高生产效率。,第三章 检测技术基础,(二)三坐标测量机的主要技术特性 1)三坐标测量机按检测精度分为精密万能测量机和生产型测量机。 2)按操作方式不同可分为手动、机动和自动测量机三种； 3)三坐标测量机通常配置有测量软件系统、输出打印机、绘图仪等外围设备，增强了计算机的数
15、据处理和自动控制等功能。 (三)测量原理 因所选用的坐标轴在空间方向可自由移动，所以测量头在测量空间可达任意处测点。,第三章 检测技术基础,图3-35 三坐标测量机 1底座 2工作台 3立柱 4、5、6导轨 7测头 8驱动开关 9键盘 10计算机 11打印机 12绘图仪 13脚开关,第三章 检测技术基础,第五节 测量误差和数据处理 一、测量误差及其产生的原因 测量误差是指测量结果与被测量的真值之差 (1)计量器具的误差 (2)基准件误差 (3)测量方法误差 (4)安装定位误差 (5)环境条件所引起的测量误差 (6)其他因素,第三章 检测技术基础,二、测量误差的分类 测量误差按其性质可分为三类，即系统误差、随机误差和粗大误差。 (一)系统误差 在相同条件下多次重复测量同一量值时，误差的数值和符号保持不变；或在条件改变时，按某一确定规律变化的误差称为系统误差。,第三章 检测技术基础,(二)随机误差(偶然误差) 在相同条件下，多次测量同一量值时，误差的绝对值和符号以不可预定的方式变化着，但误差出现的整体是服从统计规律的，这种类型的误差叫随机误差。,第三章 检测技术基础,1.随机误差的性质及其分布规律 (1)对称性 (2)单峰性 (3)有界性 (4)抵偿性,图3-36 正态分布曲线和标准 偏差对随机误差分布特性的影响 a)正态分布曲线
